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ES2884701T3 - Tanque de presión prismático que tiene estructura de celosía - Google Patents

Tanque de presión prismático que tiene estructura de celosía Download PDF

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ES2884701T3
ES2884701T3 ES12777631T ES12777631T ES2884701T3 ES 2884701 T3 ES2884701 T3 ES 2884701T3 ES 12777631 T ES12777631 T ES 12777631T ES 12777631 T ES12777631 T ES 12777631T ES 2884701 T3 ES2884701 T3 ES 2884701T3
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tank
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Dae Jun Chang
Pal Bergan
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Original Assignee
Korea Advanced Institute of Science and Technology KAIST
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Abstract

Un tanque de presión que tiene una estructura de celosía, que comprende: un cuerpo (50) de tanque que tiene un fluido a alta presión alojado en el mismo y está fabricado para tener una forma prismática; y estructuras (1000) de celda que están dispuestas en el cuerpo (50) de tanque, están fabricadas en forma de celosía, llegan a partir de una pared lateral del cuerpo 50 de tanque a la otra pared lateral del mismo orientada hacia este, y están dispuestas ortogonalmente de manera regular, caracterizadas porque la estructura (1000) de celda incluye estructuras (200) de viga que llegan a partir de una pared lateral del cuerpo (50) de tanque a la otra pared lateral del mismo orientada hacia este y están dispuestas ortogonalmente de manera regular, las estructuras (200) de viga están fabricadas en estructuras (220, 230, 240 y 290) de viga de tipo ramificado, incluyen vigas que se extienden a partir de la parte (214) de intersección como centro en una estructura de sistema (X, Y, y Z) de coordenadas ortogonales tridimensionales, y el tanque de presión no tiene lóbulos fuera de la estructura celda.

Description

DESCRIPCIÓN
Tanque de presión prismático que tiene estructura de celosía
Campo técnico
La presente invención se refiere a un tanque de presión, y en particular, a un tanque de presión que tiene una estructura de soporte de carga interna tipo celosía, en el cual el tanque de presión está fabricado principalmente en forma hexaédrica y donde las paredes del tanque de cierre están reforzadas para presión lateral mediante elementos de refuerzo consistentes con la estructura de celosía para resistir la presión del fluido interno y está fabricado en una forma principalmente prismática para aumentar la eficiencia volumétrica en relación con el espacio circundante.
Técnica Antecedente
En general, los contenedores y los tanques a presión con una presión interna sustancial se diseñan con la forma de una esfera o un cilindro completo con cierres de extremo doblemente curvados. La forma principal de soportar la presión interna en dichos tanques es mediante tensiones de membrana en las paredes curvas del tanque. Preferiblemente, se impiden las tensiones de flexión en las paredes del tanque, ya que eso reduce la eficiencia de soporte de carga para un espesor de pared dado. Un rasgo típico de los tanques de tipo membrana es que la tensión de la pared y, por lo tanto, también el espesor de la pared aumenta proporcionalmente con el radio de curvatura, así como con la propia presión interna, a la vez que la tensión de la membrana es inversamente proporcional al espesor de la pared. Por razones prácticas, tal como la práctica de la soldadura, el espesor de la pared debe limitarse a unos pocos centímetros para los tanques de acero. Esto implica que las carcasas de tipo membrana no se pueden hacer muy grandes cuando la presión de diseño interna es grande. Otro aspecto con dichos contenedores a presión es que tales tanques no se pueden fabricar como un tanque completo de doble barrera sin tener un tanque completo dentro de otro tanque completo, por lo que se duplica la cantidad de material requerido.
La presente invención se dirige a tanques que pueden soportar presiones significativas así como mantener la temperatura muy por debajo de la temperatura ambiente. Los tanques de baja temperatura se utilizan, por ejemplo, para almacenar Gas Natural Licuado (GNL) tanto en tierra como a bordo de barcos e instalaciones en alta mar. Ejemplos de dichos tanques de GNL son tanques cilíndricos de hormigón-acero de doble barrera para almacenamiento en tierra y tanques de membrana de doble barrera y tanques esféricos de doble barrera parcial para el transporte de GNL a bordo de barcos. Dichos tanques no son adecuados para una presión interna significativa y normalmente operan a presión atmosférica. Con la atención actual a las posibles ventajas ambientales del uso de gas natural como combustible a bordo de embarcaciones transoceánicas, existe una clara necesidad de tanques de combustible grandes del orden de 1000 a 8000 m3 que puedan operar con temperaturas de hasta -163 grados C y presiones internas de hasta 15 bar. Estos objetivos no se pueden cumplir con los tipos de tanques mencionados anteriormente, a la vez que la presente invención puede cumplir estos requisitos, así como desafíos aún más severos en términos de tamaño, presión y versatilidad térmica. Además, el concepto actual de contenedor a presión puede estar hecho de una barrera doble en términos de contención de fugas, así como una barrera doble de presión completa. También es fácil aislar el tanque por fuera. La Figura 1 es un diagrama que muestra un tanque de presión de acuerdo con la técnica relacionada, la Figura 1A es un tanque de presión esférico, la Figura 1B es un tanque de presión cilíndrico, la Figura 1C es un tanque de presión de tipo lóbulo, y la Figura 1D es un tanque de presión de tipo celda.
La eficiencia global de un tanque puede caracterizarse por la eficiencia de volumen y la proporción de material.
[Ecuación 1]
r _ Vtanque
v p r ism a
La ecuación 1 expresa la eficiencia de volumen. Aquí, ^ representa la eficiencia de volumen, Vtanque representa el volumen real del tanque, y Vprisma representa el volumen de un paralelepípedo rectangular ideal o volumen de prisma (forma de ladrillo) que rodea el tanque.
Cuanto mayor sea el valor de ,^ mejor será la eficiencia de almacenamiento del tanque en relación con la utilización del espacio exterior total, en forma de ladrillo, ocupado por uno o diversos tanques. Se tiene en cuenta que la eficiencia de volumen de un tanque rectangular con forma prismática (ladrillo) es 1.
[Ecuación 2]
Vm a te ria l
v = vv a --l-m--- a--c--e--n--a--d--o--
La Ecuación 2 expresa la proporción de material. Aquí, n representa una relación de material, a la vez que Vmaterial expresa el volumen real del material utilizado para hacer el tanque, y Valmacenado representa el volumen bruto para almacenar fluido en el tanque. p es la presión interna y Oa es la tensión permisible uniaxial. Cuanto menor sea el valor de n, menor será la cantidad de material necesario para la construcción del tanque en relación con el volumen almacenado y, por lo tanto, mejor será la eficiencia estructural del tanque.
Tabla 1
[Tabla 1]
Figure imgf000003_0001
La Tabla 1 es una tabla que representa la eficiencia de volumen y la proporción de material del tanque de acuerdo con la técnica relacionada. Se tiene en cuenta que no se incluye el material utilizado para el taponado final de los tanques cilíndricos, de lóbulos y de celda. Además, el mejor rendimiento del material se obtiene asumiendo que se aplica el criterio de tensión desviada (tensión de von Mises) en relación con la tensión admisible; esto se debe a que la tensión circular en estos tanques es exactamente el doble de la tensión longitudinal.
Como se ve en la tabla, los tanques esféricos tienen el mejor rendimiento de material; desafortunadamente, su eficiencia de volumen es muy pobre. Esto significa que no es posible utilizar una gran porción de un volumen circundante exterior dado para el almacenamiento real dentro de una serie de tanques esféricos.
Como se puede apreciar en la Tabla 1, el tanque de tipo celda tiene la eficiencia de volumen más eficiente y la relación de material tiene un valor similar al tanque de tipo cilíndrico, el tanque de tipo lóbulo, y el tanque de tipo celda.
Sin embargo, dado que el tanque de tipo lóbulo se fabrica mediante la intersección de un tanque circular entre sí, así como con paredes de tanque cilíndricas y planas, es difícil fabricar dicho tipo de tanque. Las tensiones elevadas se concentrarán típicamente en las líneas de intersección entre el mamparo interno, las partes cilíndricas y las partes doblemente curvadas, lo cual puede reducir en gran medida la eficiencia del material de dichos tanques (¿es decir, mayor?). En la práctica, no es posible hacer un tanque de tipo lóbulo de alta presión como un tanque de doble barrera debido a la complejidad geométrica.
El tanque de tipo celda tiene una alta eficiencia de volumen debido a las celdas repetitivas en dos direcciones. Su proporción de material también es buena, ya que corresponde a la de los tanques cilíndricos. Un inconveniente principal de los tanques tipo celda es que es difícil diseñar buenas formas de cerrar los extremos de las celdas sin crear deformaciones de flexión locales significativas y concentraciones de tensión. Además, existe el problema de que es difícil formar la pared exterior del tanque de tipo celda como una pared doble en relación con un diseño.
Se conoce además un tanque de presión por el documento US 3414153 A, comprendiendo dicho tanque de presión un cuerpo de tanque que tiene un fluido a alta presión alojado en el mismo, en donde dicho cuerpo de tanque tiene una forma curva, en donde las estructuras de celdas están dispuestas en el cuerpo de tanque.
Además, el documento EP 0166492 A1 divulga un contenedor a presión con una red espacial constituida por varillas. Divulgación de la invención
Problema Técnico
Un objeto de la presente invención es proporcionar un nuevo tipo de tanque de alta presión que tiene una forma prismática principalmente rectangular, es decir, un tanque de presión con una eficiencia de volumen muy alta y al mismo tiempo capaz de soportar alta presión de un fluido y cambio de temperatura a la vez que permite hacer el tanque de cualquier tamaño mediante extensión modular en cualquiera de las tres direcciones espaciales.
Además, otro objeto de la presente invención es proporcionar un tanque de presión que incluya un rendimiento de volumen elevado e impida que se filtre un fluido en el tanque de presión al permitir la integración de una barrera secundaria.
Otro objeto de la invención es proporcionar un tanque que sea adecuado para permitir cualquier nivel de llenado de fluido y que sea capaz de soportar movimientos dinámicos muy grandes del tanque a través de una amortiguación de fluido efectiva a partir de la estructura interna de transporte de carga y teniendo paredes del tanque fuertes que puedan soportar presiones de fluido dinámicas debido a chapoteos.
Aún otro objeto es proporcionar un concepto de tanque a presión que sea modular y escalable a cualquier tamaño mediante el uso de elementos modulares repetitivos en todo el interior del tanque, así como en las paredes externas.
Un objetivo final es proporcionar un concepto flexible para la estructura de soporte de carga interior de tal modo que pueda diseñarse para casi cualquier nivel de presión interior mediante la selección de las dimensiones de la estructura de soporte de carga, que incluye la selección de la distancia modular adecuada entre los elementos estructurales.
Solución al problema
La presente invención proporciona un tanque de presión como se define en la reivindicación 1. Las realizaciones preferidas se establecen en las reivindicaciones dependientes.
En un aspecto general, un tanque de presión que tiene una estructura de celosía, que comprende: un cuerpo 50 de tanque que tiene un fluido a alta presión alojado en el mismo y está fabricado para tener una forma prismática; y las estructuras 1000 de celda que están dispuestas en el cuerpo 50 de tanque, están fabricadas en forma de celosía, llegan a partir de una pared lateral del cuerpo 50 de tanque a la otra pared lateral del mismo orientada hacia este, y están dispuestas ortogonalmente de manera regular.
Las estructuras 1000 de celda pueden incluir estructuras 100 de celosía de superficie que están fabricadas en una forma en la cual las paredes 120 de celda planas se intersectan entre sí para resistir la carga de presión, y las paredes 120 de celda planas están provistas de una pluralidad de orificios (no se muestran) para mover libremente un fluido entre las celdas.
La estructura 1000 de celda puede incluir estructuras 200 de viga que llegan a partir de una pared lateral del cuerpo 50 de tanque a la otra pared lateral del mismo orientada hacia este y están dispuestas ortogonalmente de manera regular.
Las estructuras 200 de viga están fabricadas en estructuras 220, 230, 240, 250 y 290 de viga de tipo ramificado, las cuales incluyen vigas que se extienden en una estructura de sistema (X, Y, y Z) de coordenadas ortogonales tridimensionales.
Cada viga de la estructura 220 de viga tiene una sección transversal rectangular.
Cada viga de la estructura 290 de viga tiene una sección transversal en forma de X.
Cada viga de la estructura 230 de viga puede tener una sección transversal circular y un diámetro de una sección transversal de una estructura 233 de viga del eje Z puede ser mayor que los de las secciones de las estructuras 231 y 232 de viga del eje X y del eje Y.
La estructura 240 de viga incluye un nodo o junta 241 de estructura de viga combinada que está fabricada en una forma hueca con base en un punto original, la estructura 240 de viga combinada se forma insertando y soldando, atornillando u otros tipos de unión de una viga 242 en el nodo 241 estructural de viga combinada. Los nodos prefabricados de este tipo pueden fabricarse mediante fundición o forjado de materiales tales como acero, aleación o compuestos.
Las estructuras 200 de viga son estructuras 250 de vigas desplazadas que están fabricadas en una estructura desplazada en los nodos 214 internos.
El cuerpo 50 de tanque incluye una pared 20 interior que hace contacto con las estructuras 200 de viga y una pared 30 exterior colocada a una distancia predeterminada de la pared interior.
Las estructuras 200 de viga están formadas de modo que la longitud de las porciones en las cuales las estructuras 200 de viga hacen contacto un lado interior de la pared 20 interior con las partes 214 de intersección sea más larga que las longitudes de la unidad de celosía interna.
Una pluralidad de soportes 22 de viga-pared que están soldados en una parte de intersección de la estructura 200 de viga y el lado interior de la pared 20 interior, y una pluralidad de soportes 24 de viga-viga que están soldados en una parte de intersección de las vigas.
La pluralidad de jácenas 40 que tienen una forma de placa están dispuestas entre la pared 20 interior y la pared 30 exterior, las jácenas 40 en contacto con un lado exterior de la pared 20 interior para corresponder a las porciones en las cuales los soportes 22 de viga-pared hacen contacto con la pared 20 interior y los otros lados de la misma hacen contacto con un lado interior de la pared 30 exterior.
La pluralidad de jácenas 40 están dispuestas entre la pared 20 interior y la pared 30 exterior, las superficies superiores de las jácenas 40 hacen contacto con un lado exterior de la pared 20 interior para corresponder a una porción en la cual un miembro 21 de refuerzo de pared hace contacto con la pared 20 interior, y las pestañas 41 de las jácenas 40 están soldadas a la pluralidad de paredes 30 exteriores.
Las estructuras 200 de viga incluyen una pluralidad de estructuras 260 de viga de tipo H que llegan a partir de una pared lateral del cuerpo de tanque a la otra pared lateral del mismo orientada hacia este, están dispuestas ortogonalmente de manera regular y tienen secciones tipo I o tipo H.
Los extremos de las estructuras 260 de viga de tipo H están provistos con una placa 270 de cubierta de pared exterior para formar la pared 30 exterior del tanque de presión y las porciones 261 centrales de las estructuras 260 de viga de tipo H que tienen porciones laterales en contacto con la pared 30 exterior que se extienden verticalmente para formar la pared 20 interior del tanque 10 de presión, estando la pared 20 interior y la pared 30 exterior hechas de un material que tiene propiedad de resistencia a la presión y es adecuado para las temperaturas operativas aplicables.
Las estructuras 100 de celda incluyen estructuras 300 de superficie de viga que tienen paredes 320 de celda planas que llegan a partir de una pared lateral del cuerpo 50 de tanque a la otra pared lateral del mismo orientada hacia este y están dispuestas ortogonalmente regularmente para intersectarse entre sí y las vigas 330 de celda que se colocan en un punto en el cual las paredes 320 de celda se intersectan entre sí.
Las paredes 320 de celda están provistas de orificios 324 cuadrangulares de pared de celda cuyas esquinas están redondeadas.
El tanque de presión puede comprender además: miembros 23 de refuerzo de superficie que hacen contacto con las superficies superiores o las superficies inferiores de las paredes 320 de celda y están dispuestos ortogonalmente de manera regular en las superficies límite de los orificios 324 de pared de celda para intersectarse entre sí, y los miembros 23 refuerzo de superficie están fabricados para tener jácenas con pestañas.
Las vigas 330 de celda están fabricadas como vigas 334, 335, y 336 de celda de tipo ramificado, las vigas 334, 335, y 336 de celda de tipo ramificado incluyen vigas que se extienden en una estructura de sistema (X, Y, y Z) de coordenadas ortogonales tridimensionales.
Las vigas 330 de celda están fabricadas como vigas 334 de celda circulares cada una con secciones circulares, vigas 334 de celda en forma de diamante cada una con secciones en forma de diamante y las esquinas de las vigas 335 de celda en forma de diamante hacen contacto con las paredes 320 de celda, o vigas 336 de celda en X que tienen cada una secciones transversales en forma de 'X' y porciones laterales de las vigas 336 de celda en X en contacto con las paredes 320 de celda.
El cuerpo 50 de tanque incluye una pared 20 interior en contacto con las estructuras 1000 de celda y una pared exterior colocada a una distancia predeterminada de la pared interior.
Al menos uno de un lado interior de la pared 20 interior, un lado exterior de la pared 20 interior, un lado interior de la pared 30 exterior, y un lado exterior de la pared 30 exterior está provisto del miembro 21 de refuerzo de pared que tiene una forma de celosía, el miembro 21 de refuerzo de pared está fabricado para ser una jácena con pestañas y tiene una superficie superior unida a la pared 20 interior o la pared 30 exterior.
Una pluralidad de jácenas 40 que tienen forma de placa están dispuestas entre la pared 20 interior y la pared 30 exterior, haciendo contacto las jácenas 40 con el lado exterior de la pared 20 interior para corresponder a porciones en las cuales las estructuras 100 de celda hacen contacto con la pared 20 interior y sus otros lados hacen contacto con el lado interior de la pared 30 exterior.
La pluralidad de jácenas con pestañas 40 están dispuestas entre la pared 20 interior y la pared 30 exterior, las superficies superiores de las jácenas 40 hacen contacto con el lado exterior de la pared 20 interior para corresponder a una porción en la cual las estructuras 100 de celda hacen contacto con la pared 20 interior y las pestañas 41 de las jácenas 40 están soldadas a la pluralidad de paredes 30 exteriores.
El tanque de presión puede comprender además: sensores de gas que detectan gas entre la pared 20 interior y la pared 30 exterior.
Este se construye fabricando previamente estructuras que tienen una superficie de pared de la pared 20 interior y la pared 30 exterior o una combinación de una pluralidad de superficies de pared de las mismas.
Este está reforzado estructuralmente y tiene un rendimiento de aislamiento térmico mejorado al rellenar hormigón o materiales aislantes del calor entre la pared 20 interior y la pared 30 exterior.
Las estructuras 1000 de celda están fabricadas previamente como al menos dos piezas usando una característica de una estructura repetida y luego se combinan entre sí en un lugar de construcción.
Las estructuras 1000 de celda tienen unidades de celosía más largas cerca de las paredes que las otras unidades.
El tanque de presión de la reivindicación 1, en donde el cuerpo 50 de tanque está fabricado como el cuerpo de tanque con esquinas biseladas rectas o curvas 51, 52.
Efectos ventajosos de la invención
Las realizaciones de ejemplo de la presente invención pueden incluir un nuevo tipo de tanque de alta presión que tiene una forma rectangular esencialmente similar a un ladrillo, es decir, el tanque de presión capaz de soportar la alta presión de un fluido y el cambio de temperatura a la vez que se extiende el tamaño del tanque de presión en cualquier dimensión.
Además, las realizaciones de ejemplo de la presente invención pueden utilizar de manera eficiente el espacio circundante fabricando el tanque que tiene la alta eficiencia de volumen, es decir, fabricando el tanque con una forma rectangular esencialmente similar a un ladrillo.
Además, las realizaciones de ejemplo de la presente invención pueden impedir que el fluido se filtre montando sensores de gas entre la pared exterior y la pared interior del tanque de presión que tiene la estructura de pared de doble capa.
Además, las realizaciones de ejemplo de la presente invención pueden reducir el fenómeno de chapoteo debido al fluido montando la estructura en forma de celosía en el tanque.
Breve descripción de los dibujos
Los objetos, características y ventajas anteriores y otros de la presente invención resultarán evidentes a partir de la siguiente descripción de las realizaciones preferidas que se dan junto con los dibujos adjuntos, en los cuales:
La Figura 1 es una vista en sección transversal de un tanque de presión de acuerdo con la técnica relacionada; La Figura 2 es un diagrama esquemático de un tanque con una estructura de celosía interna que soporta carga de acuerdo con una realización de ejemplo de la presente invención;
La Figura 3 es una vista en perspectiva de una unidad de celosía de superficie de acuerdo con la realización de ejemplo de la presente invención;
La Figura 4 es una vista en perspectiva parcial de un tanque de presión de celosía de superficie de acuerdo con la realización de ejemplo de la presente invención;
La Figura 5 es una vista en perspectiva de una unidad de celosía de viga de acuerdo con la realización de ejemplo de la presente invención;
La Figura 6 es una vista en perspectiva de algunas unidades de celosía de viga de acuerdo con la realización de ejemplo de la presente invención;
La Figura 7 es una vista en perspectiva parcial de un tanque de presión de celosía de viga de acuerdo con la realización de ejemplo de la presente invención;
La Figura 8 es una vista en sección transversal del tanque de presión de celosía de viga que usa vigas en H de acuerdo con la realización de ejemplo de la presente invención;
La Figura 9 es una vista en perspectiva parcial del tanque de presión de celosía de viga que usa vigas en H de acuerdo con la realización de ejemplo de la presente invención;
La Figura 10 es una vista en perspectiva de una unidad de celosía de superficie de viga de acuerdo con la realización de ejemplo de la presente invención;
La Figura 11 es una vista en perspectiva de unidades de celosía de superficie de viga de acuerdo con la realización de ejemplo de la presente invención;
La Figura 12 es una vista en perspectiva de un tanque de presión de celosía de superficie de viga de acuerdo con la realización de ejemplo de la presente invención;
La Figura 13 es una vista en planta de la estructura de celosía de superficie de viga de acuerdo con la realización de ejemplo de la presente invención;
La Figura 14 es una vista en sección transversal de una superficie de pared del tanque de presión de celosía con refuerzos de acuerdo con la realización de ejemplo de la presente invención;
La Figura 15 es un diagrama de superficie de la pared de un tanque de presión de celosía de acuerdo con una primera realización de ejemplo de la presente invención; y
La Figura 16 es un diagrama de superficie de la pared de un tanque de presión de celosía de acuerdo con una segunda realización de ejemplo de la presente invención.
La Figura 17 es un diagrama esquemático de la sección transversal de un tanque con una estructura de celda cuyas unidades de celosía cerca de las paredes son más largas que las otras de acuerdo con una realización de ejemplo de la presente invención;
La Figura 18 es un cuerpo de tanque cuyas esquinas están biseladas rectas de acuerdo con una primera realización de ejemplo de la presente invención.
La Figura 19 es un cuerpo de tanque cuyas esquinas están biseladas curvadas de acuerdo con una segunda realización de ejemplo de la presente invención.
[Descripción detallada de los elementos principales]
10: Tanque de presión
20: Pared interior
21: Miembro de refuerzo de pared
22: Soporte de viga-pared
23: Miembro de refuerzo de superficie
24: Soporte de viga-viga
30: Pared exterior
40: Jácena
41: Pestaña
50: Cuerpo de tanque
51: Cuerpo de tanque con esquinas biseladas rectas
52: Cuerpo de tanque con esquinas biseladas curvadas
1000: Estructura de celda con estructura de celosía interna que soporta carga
100: Estructura de celosía de superficie
110: Unidad de celosía de superficie
114: Parte de intersección
120: Pared de celda
121: Primera pared de celda
122: Segunda pared de celda
123: Tercera pared de celda
200: Estructura de viga
210: Unidad de celosía de viga
211: Estructura de viga del eje X
212: Estructura de viga del eje Y
213: Estructura de viga del eje Z
214: Parte de intersección
220: Estructura de viga cuadrangular
230: Estructura de viga circular
231: Estructura de viga circular en el eje X
232: Estructura de viga circular en el eje Y
233: Estructura de viga circular en el eje Z
240: Estructura de viga combinada
241: Nodo de estructura de viga combinada
242: Viga
250: Estructura de viga desplazada que no entra dentro del alcance de la invención reivindicada
260: Estructura de viga de tipo H
261: Estructura de viga de tipo H en el eje X
262: Estructura de viga de tipo H en el eje Y
263: Estructura de viga de tipo H en el eje Z
264: Porción central
270: Placa de cubierta de pared exterior
280: Placa de cubierta de pared interior
290: Estructura de viga de celda en X
300: Estructura de superficie de viga
310: Unidad de celosía de superficie de viga
320: Pared de celda
321: Primera pared de celda
322: Segunda pared de celda
323: Tercera pared de celda
324: Orificio de pared de celda
330: Viga de celda
331: Primera viga de celda
332: Segunda viga de celda
333: Tercera viga de celda
334: Viga de celda cilíndrica
335: Viga de celda cuadrada
336: Viga de celda en forma de X
Mejor modo para llevar a cabo la invención
A continuación, las ideas técnicas de la presente invención se describirán con más detalle con referencia a los dibujos adjuntos.
Sin embargo, los dibujos adjuntos son solo un ejemplo que se muestra para explicar con más detalle la idea técnica de la presente invención y, por lo tanto, la idea técnica de la presente invención no se limita a los dibujos adjuntos. Se describirá una configuración y una forma de un tanque de presión que tiene una estructura de celosía de acuerdo con una realización de ejemplo de la presente invención con referencia a la Figura 2.
Un tanque 10 de presión de acuerdo con la realización de ejemplo de la presente invención incluye un cuerpo 50 de tanque prismático que tiene un fluido a alta presión alojado en el mismo y estructuras 1000 de celda que tienen una estructura de celosía interna que soporta carga que están dispuestas en el cuerpo 50 de tanque prismático, están fabricadas en forma de celosía, llegan a partir de una pared lateral del cuerpo 50 de tanque a la otra pared lateral del mismo orientada hacia este, y están dispuestas ortogonalmente de forma regular.
Se describirá una configuración y una forma de un tanque de presión que tiene una estructura de celosía de superficie de acuerdo con la realización de ejemplo de la presente invención con referencia a las Figuras 3 y 4.
Las estructuras 1000 de celda que tienen una estructura de celosía interna que soporta cargas incluyen estructuras 100 de celosía de superficie que están fabricadas para tener una forma en la cual las paredes 120 de celda planas se intersectan entre sí para resistir una carga de presión.
Cuando una sola unidad en la cual una parte 114 de intersección está colocada en una porción central de paralelepípedo rectangular que tiene cada lado cuyas longitudes se definen para ser a1, a2, y a3 se denomina unidades 110 de celosía de superficie, las estructuras 100 de celosía de superficie pueden considerarse que las unidades 110 de celosía de superficie se forman repetidamente (véase la Figura 3).
Por lo tanto, la forma general de las estructuras 100 de celosía de superficie puede derivarse de la descripción de la forma de las unidades 110 de celosía de superficie.
En más detalle, las estructuras 100 de celosía de superficie incluyen una pluralidad de primeras paredes 121 de celda que están formadas en paralelo con un plano X-Y, una pluralidad de segundas paredes 122 de celda que están formadas en paralelo con un plano Y-Z, y una pluralidad de tercera paredes 123 de celda que están formadas en paralelo con un plano Z-X.
Además, un extremo de la primera pared 121 de la celda se pone en contacto y se fija a una pared del cuerpo 50 de tanque que está formada en paralelo con el plano Y-Z y una pared interior del tanque de presión que está formada en paralelo con un plano Z-X, un extremo de la segunda pared 122 de celda se pone en contacto y se fija a la pared del cuerpo 50 de tanque que está formada en paralelo con un plano X-Y y la pared interior del cuerpo 50 de tanque que está formada en paralelo con un plano Z-X, y la tercera pared 123 de celda está fijada a la pared del cuerpo 50 de tanque que está formada en paralelo con el plano X-Y y la pared interior del cuerpo 50 de tanque que está formada en paralelo con el plano Y-Z.
Además, la primera pared 121 de celda, la segunda pared 122 de celda, y la tercera pared 123 de celda están formadas cada una regularmente a una distancia predeterminada y las estructuras 100 de celosía de superficie incluyen una pluralidad de partes 114 que se intersectan que son puntos de intersección en los cuales la primera pared 121 de celda, la segunda pared 122 de celda, y la tercera pared 123 de celda se encuentran entre sí.
Además, las paredes de celda, las cuales están provistas con una pluralidad de orificios (no se muestran), pueden fabricarse para comunicar un fluido entre diferentes celdas.
Se describirá una configuración y una forma de un tanque de presión que tiene una estructura de viga de acuerdo con la realización de ejemplo de la presente invención con referencia a las Figuras 5 y 6.
En el tanque 10 de presión que tiene una estructura de celosía de acuerdo con la realización de ejemplo de la presente invención, las estructuras 1000 de celda incluyen estructuras 200 de viga.
Las estructuras 200 de viga llegan a partir de una pared lateral del cuerpo 50 de tanque a la otra pared lateral del mismo orientada hacia este y están dispuestas ortogonalmente de manera regular.
En más detalle, las estructuras 200 de viga incluyen una pluralidad de estructuras 211 de viga del eje X que están formadas en una dirección del eje X, una pluralidad de estructuras 212 de viga del eje Y que están formadas en una dirección del eje Y, y una pluralidad de estructuras 213 de viga del eje Z que están formadas en una dirección del eje Z.
Además, ambos extremos de la estructura 211 de viga del eje X están fijados a la pared del tanque 10 de presión que está formado en paralelo con el plano Y-Z, ambos extremos de la estructura 212 de viga del eje Y están fijados a la pared del tanque 10 de presión que está formado en paralelo con el plano Z-X, y ambos extremos de la estructura 213 de viga del eje Z están fijados a la pared del tanque 10 de presión que está formado en paralelo con el plano X-Y.
Además, la estructura 211 de viga del eje X, la estructura 212 de viga del eje Y, y la estructura 213 de viga del eje Z están formadas cada una regularmente a una distancia predeterminada y las estructuras 200 de viga incluyen una pluralidad de partes 214 de intersección que son puntos de intersección en los cuales la estructura 211 de viga del eje X, la estructura 212 de viga del eje Y, y la estructura 213 de viga del eje Z se encuentran entre sí.
Cuando una unidad individual en la cual la parte 214 de intersección se coloca en una porción central rectangular de paralelepípedo que tiene cada lado cuyas longitudes se definen para ser a1, a2, y a3 se denomina unidades 210 de celosía de viga, las estructuras 200 de viga pueden considerarse que las unidades 210 de celosía de viga se forman repetidamente (véase la Figura 5).
Por lo tanto, la forma general de las estructuras 200 de viga puede derivarse de la descripción de la forma de las unidades 210 de celosía de viga.
La Figura 6 muestra la unidad 210 de celosía de viga que es una unidad de las estructuras 200 de viga de acuerdo con la realización de ejemplo de la presente invención.
La unidad 210 de celosía de viga se puede fabricar como una estructura 220 de viga cuadrangular que tiene una sección rectangular y está fabricada para tener una estructura en la cual las partes 214 de intersección se encuentran entre sí (véase la Figura 6A).
La unidad 210 de celosía de viga se puede fabricar como una estructura 230 de viga circular cuya sección está formada en forma circular (véase la Figura 6B).
En esta configuración, la estructura 230 de viga circular está configurada para incluir una estructura 231 de viga circular en el eje X, una estructura 232 de viga circular en el eje Y, y una estructura 233 de viga circular en el eje Z, en donde un diámetro de la estructura 233 de viga del eje Z se puede fabricar para que sea más grande que la estructura 231 de viga circular del eje X o la estructura 232 de viga circular del eje Y para resistir más firmemente la fuerza aplicada al eje Z.
En la Figura 6B, aunque el diámetro de la estructura 233 circular de viga del eje Z está fabricado para ser mayor que los de la estructura 231 circular de viga del eje X y la estructura 232 circular de viga del eje Y, la realización de ejemplo de la presente invención no está limitada a un solo eje, pero puede fabricarse haciendo que el tamaño de cada una de las estructuras 231,232, y 233 de viga de los ejes X, Y, y Z sean diferentes.
La unidad 210 de celosía de viga incluye un nodo 241 de estructura de viga combinado en el cual la parte 214 de intersección está fabricada para tener una forma hueca y puede fabricarse como una estructura 240 de viga combinada insertando una viga 242 en el nodo 241 de estructura de viga combinada (véase la Figura 6C).
La unidad 210 de celosía de viga, que no cae dentro del alcance de las reivindicaciones, puede fabricarse como una estructura 250 de viga desplazada que tiene la parte 214 de intersección formada en una estructura alterna y que está fabricada como una estructura desplazada en la cual las porciones laterales de cada viga se encuentran entre sí (véase la Figura 6D).
La unidad 210 de celosía de viga puede fabricarse como una estructura 290 de viga de celda en X que tiene una sección en forma de X y está fabricada, posiblemente prefabricada, para tener una estructura en la cual las partes 214 de intersección se encuentran entre sí (véase la Figura 6E).
Se describirá una configuración y una forma de un cuerpo 50 de tanque de acuerdo con la realización de ejemplo de la presente invención con referencia a la Figura 7.
El cuerpo 50 de tanque puede tener una estructura doble que incluye una pared 20 interior y una pared 30 exterior.
En más detalle, el cuerpo 50 de tanque incluye la pared 20 interior que hace contacto con las estructuras 200 de viga y la pared 30 exterior que está colocada a una distancia predeterminada de la pared 20 interior.
Además, el cuerpo 50 de tanque incluye una pluralidad de soportes 22 de viga-pared que están colocados entre las estructuras 200 de viga que hacen contacto con la pared 20 interior, hacen contacto con el lado interior de la pared 20 interior, teniendo ambos lados contacto con las estructuras 200 de viga, y se han formado de modo que un lado opuesto que hace contacto con la pared 20 interior tenga una curvatura predeterminada.
Los soportes 22 de viga-pared están montados para dispersar la fuerza externa aplicada a la pared del cuerpo 50 de tanque. Aquí, dado que los extremos de las estructuras 200 de viga pueden hacer contacto con la pared 20 interior para concentrar la tensión, los soportes 22 de viga-pared montados son para dispersar la fuerza aplicada al exterior (véase la Figura 7).
El tanque de presión puede incluir además: una pluralidad de soportes 24 de viga-viga que están soldados en una parte de intersección de las vigas y tienen una curvatura predeterminada.
Por lo tanto, los extremos de las estructuras 200 de viga se unen en los puntos de intersección en los cuales los soportes 22 de viga-pared se encuentran entre sí, de tal modo que la fuerza se transfiere a partir de las estructuras 200 de viga a los soportes 22 de viga-pared.
Además, cuando los extremos de las estructuras 200 de viga se unen a los puntos de intersección de los soportes 22 de viga-pared, los soportes de la estructura de viga se forman en las estructuras 200 de viga, de tal modo que los extremos de las estructuras 200 de viga y los soportes 22 de viga-pared de se puedan unir fácilmente entre sí (véase la vista ampliada de la Figura 7).
La fuerza se transfiere a la pared 20 interior o la pared 30 exterior del tanque 10 de presión a partir de las estructuras 200 de viga y los miembros 21 de refuerzo de pared están dispuestos adicionalmente en la pared 20 interior o la pared 30 exterior. Mientras tanto, cuando los miembros 21 de refuerzo de pared están dispuestos en el lado interior o el lado exterior de la pared 20 interior, los miembros 21 de refuerzo de pared se colocan preferiblemente en forma de celosía entre los soportes 22 de viga-pared.
En este caso, los miembros 21 de refuerzo de pared están fabricados preferiblemente para tener pestañas que proporcionen suficiente resistencia contra la deformación (torsión).
Además, las estructuras 200 de viga están formadas de modo que una longitud hasta las partes 214 de intersección a partir de las porciones en las cuales las estructuras 200 de viga hacen contacto con un lado interior de la pared 20 interior es más larga.
Las Figuras 8 y 9 son una vista en planta parcial y una vista en perspectiva parcial del tanque 10 de presión configurado con estructuras 260 de viga de tipo H de acuerdo con la realización de ejemplo de la presente invención.
El tanque 10 de presión configurado de las estructuras 260 de viga de tipo H de acuerdo con la realización de ejemplo de la presente invención incluye un cuerpo 50 de tanque que tiene un fluido a alta presión alojado en el mismo y está fabricado para tener una forma prismática; y la pluralidad de estructuras 260 de viga de tipo H que están dispuestas en el cuerpo 50 de tanque prismático, están fabricadas en forma de celosía, llegan a partir de una pared lateral del cuerpo 50 de tanque a la otra pared lateral del mismo orientada hacia este, están dispuestas ortogonalmente de manera regular, y tienen una sección de tipo I o de tipo H.
En más detalle, las estructuras 260 de viga de tipo H incluyen una pluralidad de estructuras 261 de tipo H del eje X formadas en una dirección del eje X, una pluralidad de estructuras de tipo H del eje Y formadas en una dirección del eje Y, y una pluralidad de estructuras 263 de tipo H del eje Z formadas en una dirección del eje Z.
Además, las estructuras 260 de viga de tipo H están colocadas densamente.
Las estructuras 260 de viga de tipo H están formadas alternativamente sin los puntos de intersección, como las estructuras 250 de viga desplazadas mencionadas anteriormente.
En más detalle, cuando los lados de las estructuras 261 de viga de tipo H del eje X hacen contacto con las estructuras 262 de viga de tipo H del eje Y, los otros lados de las estructuras 261 de viga de tipo H del eje X entran en contacto continuamente con las estructuras 262 de viga de tipo H del eje Y.
Aunque los contenidos mencionados anteriormente describen, por ejemplo, las estructuras 261 de viga de tipo H del eje X y las estructuras 262 de viga de tipo H del eje Y, las estructuras 262 de viga de tipo H del eje Y y las estructuras 263 de viga de tipo H del eje Z y las estructuras 261 de viga de tipo H del eje X y las estructuras 263 de viga de tipo H del eje Z están colocadas densamente para tener la misma configuración.
Además, los extremos de las estructuras 260 de viga de tipo H están provistos de una placa 270 de cubierta de pared exterior para formar la pared 30 exterior del tanque de presión y las porciones 261 centrales de las estructuras 260 de viga de tipo H que tienen porciones laterales que hacen contacto con la pared 30 exterior se extienden verticalmente para formar la pared 20 interior del tanque 10 de presión.
En más detalle, cuando las porciones laterales de las estructuras 262 de viga de tipo H del eje Y hacen contacto con el lado interior de la placa 270 de cubierta de pared exterior y los extremos de las estructuras 261 de viga de tipo H del eje X hacen contacto con el lado interior de la placa 270 de cubierta de pared exterior con base en la placa 270 de cubierta de pared exterior que está formada en paralelo con el plano Y-Z, la placa 280 de cubierta de pared interior forma la pared interior extendiendo verticalmente la porción 264 central la estructura 261 de viga de tipo H del eje X.
Aunque los contenidos mencionados anteriormente describen cómo formar la placa 280 de cubierta de pared interior con base en la pared 30 exterior formada en paralelo con el plano Y-Z, la pared 30 exterior y la pared 20 interior formadas en paralelo con el plano X-Y y el plano Z-X están formadas de la misma manera.
En el tanque 10 de presión que tiene una estructura de celosía de acuerdo con la realización de ejemplo de la presente invención, las estructuras 1000 de celda incluyen las estructuras 300 de superficie de viga.
Las estructuras 300 de superficie de viga de acuerdo con la realización de ejemplo de la presente invención se describirán con referencia a la Figura 10.
Las estructuras 300 de superficie de viga están configuradas para incluir paredes 320 de celda planas que llegan a partir de una pared lateral del tanque 10 de presión a la otra pared lateral del mismo orientada hacia este y están dispuestas ortogonalmente regularmente y se intersectan entre sí y las vigas 330 de celda colocadas en puntos en los cuales las paredes 320 de celda se intersectan entre sí.
Las vigas 330 de celda están fabricadas como vigas 334, 335, y 336 de celda de tipo ramificado.
En más detalle, las vigas 334, 335, y 336 de celda de tipo ramificado incluyen vigas que se extienden en una estructura de sistema (X, Y, y Z) de coordenadas ortogonales tridimensionales. En otras palabras, las vigas 330 de celda incluyen una pluralidad de primeras vigas 331 de celda formadas en una dirección del eje X, una pluralidad de segundas vigas 332 de celda formadas en una dirección del eje Y, y una pluralidad de terceras vigas 333 de celda formadas en una dirección del eje Z.
Además, ambos extremos de las primeras vigas 331 de celda hacen contacto y se fijan a la pared del tanque 10 de presión formado en paralelo con el plano Y-Z, ambos extremos de las segundas vigas 332 de celda hacen contacto con la pared del tanque 10 de presión formado en paralelo con el plano Z-X, y ambos extremos de las terceras vigas 333 de celda hacen contacto con la pared del tanque 10 de presión formado en paralelo con el plano X-Y.
Además, las primeras vigas 331 de celda, las segundas vigas 332 de celda, y las terceras vigas 333 de celda se forman cada una regularmente a una distancia predeterminada y las vigas 330 de celda incluyen una pluralidad de partes 334 de intersección que son los puntos de intersección en los cuales los primeros ejes 331 de celda, los segundos ejes 332 de celda, y los terceros ejes 333 de celda se encuentran entre sí.
Además, las paredes 320 de celda incluyen una pluralidad de primeras superficies 321 de celda que están formadas en el plano X-Y en las cuales las primeras vigas 331 de celda y las segundas vigas 332 de celda se intersectan entre sí y hacen contacto con las primeras vigas 331 de celda y las segundas vigas 332 de celda, una pluralidad de segundas superficies 322 de celda que están formadas en el plano Y-X en el cual las segundas vigas 332 de celda y las terceras vigas 333 de celda se intersectan entre sí y hacen contacto con las segundas vigas 332 de celda y las terceras vigas 333 de celda, y una pluralidad de terceras superficies 323 de celda que están formadas en el plano Z-X en las cuales las primeras vigas 331 de celda y las terceras vigas 333 de celda se intersectan entre sí y hacen contacto con las primeras vigas 331 de celda y las terceras viga 333.
Cuando la celda individual en la cual se colocan las partes 334 de intersección, la porción central de la forma rectangular de paralelepípedo que tiene cada lado cuyas longitudes se definen para ser a1, a2, y a3 se denomina unidad 310 de celosía de superficie de viga, las estructuras 300 de superficie de viga se pueden considerar que la unidad 310 de celosía de superficie de viga se forman repetidamente.
Por lo tanto, la forma general de las estructuras 300 de celda puede derivarse de la forma de la unidad 310 de celosía de superficie de viga.
La Figura 11 muestra la realización de ejemplo de las estructuras 300 de superficie de viga de acuerdo con la realización de ejemplo de la presente invención y muestra la unidad 310 de celosía que es la unidad de la estructura 300 de superficie de viga.
Las secciones de las vigas 330 de celda se pueden fabricar como vigas 334 de celda circulares formadas en forma circular (véase la Figura 11 A).
Las vigas 330 de celda se pueden fabricar como vigas 335 de celda en forma de diamante de las cuales las secciones tienen forma de diamante y se pueden fabricar de modo que las esquinas de las vigas 335 de celda en forma de diamante entren en contacto con las paredes 320 de celda (véase la Figura 12B).
Las vigas 330 de celda se pueden fabricar como las vigas 336 de celda en forma de 'X' y se pueden fabricar de modo que las porciones laterales de las vigas 336 de celda en X entren en contacto con las paredes 320 de celda (véase la Figura 13C).
Las paredes 320 de celda de acuerdo con la realización de ejemplo de la presente invención se describirán con referencia a las Figuras 13 y 14.
Las paredes 320 de celda, las cuales están provistas con orificios 324 cuadrangulares de pared de celda que tienen esquinas redondeadas, pueden fabricarse para comunicar un fluido entre diferentes celdas.
Además, las estructuras 300 de superficie de viga incluyen además miembros 23 de refuerzo de superficie que se intersectan entre sí para estar dispuestos ortogonalmente regularmente en las superficies límite de los orificios 324 de pared de celda y hacer contacto con las paredes 320 de celda.
En este caso, los elementos 23 de refuerzo de superficie están fabricados para que tengan pestañas para una resistencia suficiente contra el pandeo.
La Figura 14 muestra una vista en sección transversal de la pared interior y la pared exterior del tanque de presión de acuerdo con la realización de ejemplo de la presente invención.
El cuerpo 50 de tanque tiene una estructura doble configurada de la pared 20 interior y la pared 30 exterior.
En más detalle, el cuerpo 50 de tanque incluye la pared 20 interior que hace contacto con las estructuras 1000 de celda y la pared 30 exterior colocada a una distancia predeterminada de la pared 20 interior.
Además, la pared 20 interior y la pared 30 exterior pueden estar hechas preferiblemente de un material que tenga la propiedad de resistencia a la presión y que sea adecuado para todas las temperaturas aplicables.
Además, la pluralidad de jácenas 40 que tienen forma de placa están dispuestas entre la pared 20 interior y la pared 30 exterior y las jácenas 40 hacen contacto con el lado exterior de la pared 20 interior para corresponder a las porciones en las cuales las estructuras 100 de celda hacen contacto con la pared 20 interior y los otros lados de la misma hacen contacto con un lado interior de la pared 30 exterior.
En el cuerpo 50 de tanque, la pluralidad de jácenas 40 están dispuestas en la pared 20 interior y la pared 30 exterior, las superficies superiores de las jácenas 40 hacen contacto con el lado exterior de la pared 20 interior para corresponder a una porción en la cual las estructuras 100 de celda hacen contacto con la pared 20 interior y el lado de las pestañas de las jácenas 40 están soldadas al lado de las paredes 30 exteriores (véase la Figura 15).
En el cuerpo 50 de tanque, la pluralidad de jácenas 40 están dispuestas entre la pared 20 interior y la pared 30 exterior, las superficies superiores de las jácenas 40 hacen contacto con el lado exterior de la pared 20 interior para corresponder a una porción en la cual las estructuras 100 de celda hacen contacto con la pared 20 interior y las pestañas 41 de las jácenas 40 están soldadas a la pluralidad de paredes 30 exteriores (véase la Figura 16).
Un ejemplo del método de soldadura puede incluir soldadura a tope, soldadura de filete, o similares.
Es decir, en el caso de que el cuerpo 50 de tanque tenga una pared doble estrecha, una persona no puede entrar entre la pared 20 interior y la pared 30 exterior debido a un intervalo estrecho entre la pared 20 interior y la pared 30 exterior, de tal manera que el/ella no puede realizar ningún trabajo. Como resultado, la parte superior de la jácena 40 se puede soldar al lado exterior de la pared 20 interior y luego, la pestaña 41 se suelda a la pared 30 exterior en el lado exterior de la pared 30 exterior para formar la pared 30 exterior. Un ejemplo del método de soldadura puede incluir soldadura a tope, soldadura de filete, o similares.
En este caso, la pestaña 41 está hecha de materiales pesados y, por lo tanto, está estrechamente conectada con la pared 30 exterior.
Además, la pared 20 interior o la pared 30 exterior está provista con los miembros 21 de refuerzo de pared, de tal manera que el miembro 21 de refuerzo de pared se coloca en el lado interior o en el lado exterior de la pared 20 interior.
En este caso, los miembros 21 de refuerzo de pared están fabricados preferiblemente para tener pestañas que proporcionen suficiente resistencia contra el pandeo (véase la Figura 14).
Además, al menos un sensor de gas (no se muestra) que puede detectar gas se coloca entre la pared 20 interior y la pared 30 exterior para detectar y advertir inmediatamente contra una fuga de fluido debido a grietas que se producen en la pared 20 interior.
Además, el lado exterior de la pared 30 exterior está provisto con la capa termoaislante para impedir que el calor interno del tanque 10 de presión se descargue al exterior.
Además, el tanque de presión se construye fabricando previamente las estructuras en las cuales se forman una superficie de pared de la pared 20 interior y de la pared 30 exterior o una combinación de una pluralidad de superficies de pared de las mismas.
Además, el tanque de presión está reforzado estructuralmente y tiene un rendimiento de aislamiento térmico mejorado al rellenar hormigón o materiales aislantes del calor entre la pared 20 interior y la pared 30 exterior.
En este caso, el material compuesto termoaislante puede estar hecho de plásticos reforzados con fibra de vidrio (FRP), compuestos poliméricos, o similares.
Además, las estructuras 1000 de celda tienen una estructura repetida para completar la estructura 100 de celda individual completa al combinarse entre sí en un lugar de construcción mediante la fabricación y construcción previa de al menos dos piezas.
La forma hexagonal básica puede modificarse en formas prismáticas más generales al mismo tiempo que se mantiene el principio de una malla que soporta carga ortogonal interna. El caso más típico será cortar las esquinas del hexágono con planos biselados consistentes con la cuadrícula de celosía interna; dichos planos estarán más típicamente en un ángulo de 45 grados en relación con los planos hexagonales. Una de las principales razones para introducir una esquina biselada es poder satisfacer las restricciones geométricas externas, tales como la forma interna de la bodega de un barco. Otra razón, y esto se aplica particularmente a tanques muy grandes, es reducir las deformaciones y la flexión local en las regiones de las esquinas aprovechando la alta rigidez en el plano de las placas de la cámara. En algunos casos, se pueden considerar zonas de bisel curvas, aunque normalmente tendrán menos rigidez en el plano (véanse las Figuras 18, 19).
Por lo tanto, el tanque 10 de presión de acuerdo con la realización de ejemplo de la presente invención es un nuevo tipo de tanque de alta presión y baja temperatura que tiene una forma prismática. Es decir, el tanque 10 de presión de viga de celosía puede resistir la alta presión de un fluido y el cambio de temperatura a la vez que amplía el tamaño del tanque de presión en cualquier dimensión.
Además, las realizaciones de ejemplo de la presente invención pueden utilizar eficientemente el espacio circundante fabricando el tanque que tiene la alta eficiencia de volumen, es decir, fabricando el tanque principalmente en forma prismática.
Además, las realizaciones de ejemplo de la presente invención pueden impedir que se filtre el fluido montando sensores de gas entre la pared 30 exterior y la pared 20 interior del tanque de presión que tiene la estructura de doble pared. La pared exterior también puede diseñarse como una barrera secundaria completa para poder soportar una presión significativa en caso de fuga a través de la pared interior.
Además, las realizaciones de ejemplo de la presente invención pueden reducir el fenómeno de chapoteo debido al movimiento del fluido interno montando la estructura 100 de celda en forma de celosía en el cuerpo 50 de tanque y dispersando la fuerza aplicada a la pared 20 exterior y la pared 30 interior del cuerpo 50 de tanque.

Claims (26)

REIVINDICACIONES
1. Un tanque de presión que tiene una estructura de celosía, que comprende:
un cuerpo (50) de tanque que tiene un fluido a alta presión alojado en el mismo y está fabricado para tener una forma prismática; y
estructuras (1000) de celda que están dispuestas en el cuerpo (50) de tanque, están fabricadas en forma de celosía, llegan a partir de una pared lateral del cuerpo 50 de tanque a la otra pared lateral del mismo orientada hacia este, y están dispuestas ortogonalmente de manera regular, caracterizadas porque la estructura (1000) de celda incluye estructuras (200) de viga que llegan a partir de una pared lateral del cuerpo (50) de tanque a la otra pared lateral del mismo orientada hacia este y están dispuestas ortogonalmente de manera regular,
las estructuras (200) de viga están fabricadas en estructuras (220, 230, 240 y 290) de viga de tipo ramificado, incluyen vigas que se extienden a partir de la parte (214) de intersección como centro en una estructura de sistema (X, Y, y Z) de coordenadas ortogonales tridimensionales, y
el tanque de presión no tiene lóbulos fuera de la estructura celda.
2. El tanque de presión de la reivindicación 1, en donde cada viga de la estructura (220) de viga tiene una sección transversal rectangular.
3. El tanque de presión de la reivindicación 1, en donde cada viga de la estructura (290) de viga tiene una sección transversal en forma de X.
4. El tanque de presión de la reivindicación 1, en donde cada viga de la estructura (230) de viga tiene una sección transversal circular y el diámetro de una sección transversal de una estructura (233) de viga del eje Z es mayor que el de las secciones de estructuras (231 y 232) de viga del eje X y el eje Y.
5. El tanque de presión de la reivindicación 1, en donde la estructura (240) de viga incluye un nodo (241) de estructura de viga combinada que está fabricado en una forma hueca de tipo ramificación con base en un punto original, estando la estructura (240) de viga combinada formada insertando y soldando una viga (242) en el nodo (241) de estructura de viga combinada.
6. El tanque de presión de la reivindicación 1, comprendiendo además
una pluralidad de soportes (22) de pared de viga que están soldados en una parte de intersección de la estructura (200) de viga y el lado interior de la pared (20) interior, y una pluralidad de soportes (24) de viga-viga que están soldados en una parte de intersección de las vigas,
en donde el cuerpo (50) de tanque incluye una pared (20) interior en contacto con las estructuras (200) de viga y una pared (30) exterior colocada a una distancia predeterminada de la pared interior.
7. El tanque de presión de la reivindicación 6, en donde las estructuras (200) de viga están formadas de manera que una longitud a partir de las porciones en las cuales las estructuras (200) de viga hacen contacto con un lado interior de la pared (20) interior a las partes (214) de intersección es más largo que las longitudes de la unidad de celosía interna.
8. El tanque de presión de la reivindicación 6, en donde una pluralidad de jácenas (40) que tienen forma de placa están dispuestas entre la pared (20) interior y la pared (30) exterior, las jácenas (40) en contacto con un lado exterior de la pared (20) interior para que corresponda con porciones en las cuales los soportes (22) de viga-pared hacen contacto con la pared (20) interior y los otros lados de la misma hacen contacto con un lado interior de la pared (30) exterior.
9. El tanque de presión de la reivindicación 6, en donde una pluralidad de jácenas (40) están dispuestas entre la pared (20) interior y la pared (30) exterior, las superficies superiores de las jácenas (40) hacen contacto con un lado exterior de la pared (20) interior para que corresponda a una porción en la cual un miembro (21) de refuerzo de pared hace contacto con la pared (20) interior, y las pestañas (41) de las jácenas (40) están soldadas a las paredes (30) exteriores.
10. El tanque de presión de la reivindicación 1,
en donde las estructuras de viga son estructuras (300) de superficie de viga que tienen paredes (320) de celda planas que llegan a partir de una pared lateral del cuerpo (50) de tanque a la otra pared lateral del mismo orientada hacia este y están dispuestas ortogonalmente de forma regular para que se intersecten entre sí y vigas (330) de celda que están colocadas en un punto en el cual las paredes (320) de celda se intersectan entre sí.
11. El tanque de presión de la reivindicación 10, en donde las paredes (320) de celda están provistas de orificios (324) cuadrangulares de pared de celda cuyas esquinas están redondeadas.
12. El tanque de presión de la reivindicación 11, comprendiendo además: miembros (23) de refuerzo de superficie que hacen contacto con las superficies superiores o las superficies inferiores de las paredes (320) de celda y están dispuestos ortogonalmente de manera regular en las superficies límite de los orificios (324) de pared de celda para intersectarse entre sí, y
los miembros (23) de refuerzo de superficie tienen pestañas.
13. El tanque de presión de la reivindicación 10, en donde las vigas (330) de celda son vigas (334, 335, y 336) de celda de tipo ramificado, en donde las vigas (334, 335, y 336) de celda de tipo ramificado incluyen vigas que se extienden en una estructura de sistema (X, Y, y Z) de coordenadas ortogonales tridimensionales.
14. El tanque de presión de la reivindicación 13, en donde las vigas (330) de celda son vigas (334) de celda circulares cada una con secciones circulares, teniendo las vigas (334) de celda en forma de diamante cada una secciones en forma de diamante y las esquinas de las vigas (335) de celda en forma de diamante hacen contacto con las paredes (320) de celda, o las vigas (336) de celda en X teniendo cada una secciones transversales en forma de 'X' y las porciones laterales de las vigas (336) de celda en X hacen contacto con las paredes (320) de celda.
15. El tanque de presión de la reivindicación 1,
en donde el cuerpo (50) de tanque incluye una pared (20) interior que hace contacto con las estructuras (1000) de celda y una pared (30) exterior colocada a una distancia predeterminada de la pared (20) interior,
se proporciona al menos uno de un lado interior de la pared (20) interior, un lado exterior de la pared (20) interior, un lado interior de la pared (30) exterior, y un lado exterior de la pared (30) exterior teniendo el miembro (21) de refuerzo de pared una forma de celosía, el miembro (21) de refuerzo de pared es una jácena con pestañas y tiene una superficie superior unida a la pared (20) interior o a la pared (30) exterior.
16. El tanque de presión de la reivindicación 15, en donde una pluralidad de jácenas (40) que tienen una forma de placa están dispuestas entre la pared (20) interior y la pared (30) exterior, contactando las jácenas (40) el lado exterior de la pared (20) interior para corresponder a porciones en las cuales las estructuras (1000) de celda hacen contacto con la pared (20) interior y los otros lados de la misma hacen contacto con el lado interior de la pared (30) exterior.
17. El tanque de presión de la reivindicación 15, en donde una pluralidad de jácenas (40) con pestañas (41) están dispuestas entre la pared (20) interior y la pared (30) exterior, las superficies superiores de las jácenas (40) hacen contacto con el lado exterior de la pared (20) interior para corresponder a una porción en la cual las estructuras (1000) de celda hacen contacto con la pared (20) interior y las pestañas (41) de las jácenas (40) están soldadas a la pluralidad de paredes (30) exteriores.
18. El tanque de presión de la reivindicación 15, comprendiendo además: sensores de gas que detectan gas entre la pared (20) interior y la pared (30) exterior.
19. El tanque de presión de la reivindicación 15, en donde este está construido por estructuras que tienen al menos una superficie de pared de la pared (20) interior y la pared (30) exterior.
20. El tanque de presión de la reivindicación 15, en donde este está reforzado estructuralmente y tiene un rendimiento de aislamiento térmico mejorado mediante hormigón o materiales aislantes del calor, llenado entre la pared (20) interior y la pared (30) exterior.
21. El tanque de presión de la reivindicación 1, en donde las estructuras (1000) de celda comprenden al menos dos piezas que tienen la característica de una estructura repetida y se combinan entre sí.
22. El tanque de presión de la reivindicación 1, en donde las estructuras (1000) de celda tienen unidades de celosía más largas cerca de las paredes que las otras unidades.
23. El tanque de presión de la reivindicación 1, en donde el cuerpo (50) de tanque está provisto con esquinas biseladas rectas o curvas (51, 52).
24. El tanque de presión de la reivindicación 15, en donde las estructuras (1000) de celda incluyen estructuras (100) de celosía de superficie que tienen una forma en la cual las paredes (120) de celda planas se intersectan entre sí para resistir la carga de presión, y
las paredes (120) de celda planas están provistas con una pluralidad de orificios para mover libremente un fluido entre las celdas.
25. El tanque a presión de la reivindicación 15, en donde las estructuras (200) de viga incluyen una pluralidad de estructuras (260) de viga de tipo H que llegan a partir de una pared lateral del cuerpo de tanque a la otra pared lateral del mismo orientada hacia este, están dispuestas ortogonalmente regularmente, y tienen secciones de tipo I o de tipo H.
26. El tanque de presión de la reivindicación 25, en donde los extremos de las estructuras (260) de viga de tipo H están provistos con una placa (270) de cubierta de pared exterior para formar la pared (30) exterior del tanque de presión y porciones (261) centrales de las estructuras (260) de viga de tipo H que tienen porciones laterales hacen contacto con la pared (30) exterior se extienden verticalmente para formar la pared (20) interior del tanque (10) de presión, estando la pared (20) interior y la pared (30) exterior hechas de un material que tenga propiedades de resistencia a la presión y sea adecuado para las temperaturas operacionales aplicables.
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